Exame, 19 de Janeiro

Engenharia do Ambiente
Mecânica dos Fluidos Ambiental (1º semestre, 3º ano)
(Primeiro Exame, 19 de Janeiro de 2013)
Duração 2h30. Justifique todas as respostas.
Problema I
A Figura mostra um reservatório com água parada.
Calcule as componentes horizontal e vertical da
força hidrostática exercida sobre o quarto de
cilindro. (3 valores)
Problema II
A
B
Jacto produzido por uma contracção e incidente numa placa plana.
O jacto de álcool incide numa placa plana e é necessária uma força de 42.5 kg para a manter imobilizada.
Admitindo que não há perdas na contracção, calcule:
a) O caudal mássico de álcool; (3 val)
b) A pressão registada pelo manómetro A na secção antes da contração. (2 val)
Problema III (5 valores)
A instalação ao lado representa uma instalação que
eleva água a 6 metros de altura (20 ft). A conduta
tem 20 metros de comprimento (rugosidade
=0.1mm) e tem um difusor na saída de modo que a
energia cinética seja desprezável. A conduta inclui
duas curvas a 90º (k=0.6).
a) Calcule a potência a fornecer ao fluido para
elevar um caudal de 10 litros por segundo?
(3 val)
Problema III (6 valores)
A Figura representa o escoamento numa contracção seguida de uma expansão onde ocorre separação da
camada limite.
a) Represente a evolução de pressão ao longo do eixo do escoamento, sabendo que na saída é a pressão
atmosférica. (2 val)
b) Diga em qual dos perfis (e em que ponto) é máxima a tensão de corte (1 val)
c) Esboce o perfil de tensão de corte no penúltimo perfil de velocidade. (1 val)
d) No mesmo perfil indique como varia o sinal do termo difusivo de quantidade de movimento (1 val)
e) Se aumentássemos a rugosidade da parede na expansão como variaria a localização do ponto de
separação da camada limite? (2 val)
f) E como variaria a pressão na garganta se a parede fosse mais rugosa? (2 val)